英特尔的被业界称之为第一款商用的8位微处理器，但其实德州仪器的TMX具有与相同的架构，而且比早几个月生产。虽然TMX并未在商业上销售，但其却对计算机产业产生了巨大的影响。本文将详细介绍TMX令人惊讶的历史。

德州仪器TMX微处理器，由计算机历史博物馆提供。

故事要从Datapoint开始，这是一种适合台式机的“可编程终端”。虽然最初作为终端出售，但Datapoint实际上是一台可以用BASIC或PL/B编程的小型计算机。有些人认为Datapoint是第一台个人电脑，因为它比苹果二代甚至Altair等电脑系统早问世好几年。

Datapoint可编程终端/计算机。照片由EcksemessCCBY-SA3.0通过WikimediaCommons拍摄。

Datapoint包含一个由几十个TTL芯片组成的8位处理器，这是当时制造计算机的正常方式。下面的照片是处理器板。需要强调的是，它没有处理器芯片——整个电路板就是处理器，每个寄存器有一两个芯片，加法器有几个芯片，解码指令有几个芯片，增加程序计数器有几个芯片，等等。如今，我们认为MOS芯片是高性能的，而用TTL芯片构建CPU似乎又慢又落后。然而在年，TTL逻辑比MOS快得多。即使作为串行计算机一次操作一个比特，Datapoint的运行速度也比芯片快得多。

Datapoint的处理器板。是为替换该板而构建的。图片由zuigadrummer提供。

在构建Datapoint时，其设计人员一直在寻找使处理器板更小并产生更少热量的方法。Datapoint于年12月与Intel会面，接下来发生的事情取决于你是听Intel还是Datapoint。英特尔的说法是，Datapoint询问英特尔是否可以为具有集成堆栈指针寄存器的处理器堆栈构建内存芯片。英特尔工程师StanMazor告诉Datapoint，英特尔不仅可以做到这一点，而且可以将整个处理器板放在一个芯片上。Datapoint的说法是，Datapoint创始人GusRoche和设计师JackFrassanito向Intel的联合创始人RobertNoyce建议Intel使用Datapoint的设计构建单芯片CPU。但Noyce最初拒绝了这个想法，认为CPU芯片不会有很大的市场。

无论如何，英特尔最终同意使用Datapoint的架构为Datapoint构建CPU芯片。英特尔在年6月之前为该芯片制定了功能规范，然后将该项目搁置了六个月。在此期间，电子设计中提到了未来的芯片（下）。你可能会期待构建第一个微处理器的竞赛，所以你可能会令和项目被搁置数月感到惊讶。同时，Datapoint为构建了一个开关电源，消除了发热问题，并计划开始生产带有TTL芯片处理器板的。因此，Datapoint不再对特别感兴趣。

英特尔处理器的首次印刷描述。电子设计，年10月25日。

德州仪器的一位销售人员得知英特尔正在为Datapoint制造处理器，并询问德州仪器是否也可以制造它们。Datapoint向TI提供了规范并告诉他们继续进行。德州仪器提出了一个三芯片的设计，但在Datapoint尖锐地提出“你不能像英特尔那样在一个芯片上构建它吗?”之后，德州仪器提出了一个单芯片CPU的设计。德州仪器公司在年4月左右开始为Datapoint制造CPU，该芯片后来成为TMX。

关于向德州仪器提供了多少有关英特尔设计的信息存在很多争论。该项目的主要TI工程师GaryBoone表示，他们收到了英特尔做得更好的暗示，但没有不正当地收到任何专有信息。不过，据英特尔称，德州仪器通过Datapoint收到了英特尔的详细设计文件。例如，TI处理器复制了英特尔文档中的一个错误，导致TI芯片中断处理中断。

TI芯片于年3月首次在《商业周刊》杂志上被提及，在一段简短的段落中称该芯片为“LSI[大规模集成]的里程碑”，用于将CPU干扰到单个芯片上。几个月后，该芯片收到了大型媒体发布，其中包括一篇文章和多页广告在电子学（下）中传播，并附有TMX的芯片照片。

关于TMX的文章和TI广告部分的两页展示了该芯片

这篇题为《CPU芯片将终端变成独立机器》的文章描述了该芯片如何使Datapoint计算机更加强大。“×百万芯片将变成了一台无需连接到分时系统的完整计算机。”该芯片的组件“类似于以前单独提供的单元，但这是第一次将它们以单片方式组合”，合并为“单个芯片”。芯片和2K内存的成本约为美元。这种“片上中央处理器”将使新的Datapoint成为“具有原始计算机无法提供的功能的强大计算机”。

但这并没有发生。Datapoint测试了TMX芯片，由于四个原因拒绝了它。首先，芯片和存储器不能容忍超过50mV的电压波动。第二，TMX需要大量的支持芯片(尽管没有那么多)，这降低了单芯片CPU的优势。第三，Datapoint用开关电源解决了发热问题。最后，Datapoint刚刚完成了版本II，具有更快的CPU并行实现。TMX(并行操作)比原始串行Datapoint略快，但版本II比TMX快得多。(这说明了当时TTL芯片相对于MOS芯片的速度优势。)

英特尔工程师为TMX的商业失败提供了另一个原因:芯片太大，生产成本不高。我创建了下面的图表来比较相同规模的TMX、和。TMX比和加起来还要大!一个原因是英特尔有硅门技术，这实际上允许三层电路而不是两层。但即使考虑到这一点，德州仪器似乎也没有在布局上花太多精力，Mazor称其为“相当草率的技术”和“把一些块凑在一起”虽然，特别是是密集的封装，TMX芯片有大量未使用和浪费的空间。

英特尔工程师为TMX的商业失败提供了另一个原因：该芯片太大而无法以具有成本效益的方式制造。下图可以用来比较相同比例的TMX、和。TMX比和加起来还要大！原因之一是英特尔拥有硅栅技术，实际上允许使用三层电路而不是两层。但即使考虑到这一点，德州仪器似乎也没有在布局上投入太多精力，Mazor称其为“相当草率的技术”和“将一些积木放在一起”。可以看出，和的尺寸几乎相同，而TMX的尺寸是前者的两倍多。TMX的前三分之一是指令解码和控制逻辑，中间是8位ALU，底部是存储（堆栈和寄存器）。

TMX、和微处理器的芯片尺寸比较。TMX裸片照片由计算机历史博物馆提供。

除了拒绝TMX，Datapoint还决定不使用并放弃其对芯片的专有权。英特尔当然将商业化，并于年4月宣布推出。两年后，英特尔发布了，这是一种基于的微处理器，但有许多改进。（有人声称包含了Datapoint建议的改进，但仔细研究表明，后来的Datapoint架构和走向完全不同的方向。）之后是x86架构，它旨在扩展。因此，如果您现在使用的是x86计算机，那么您使用的是基于Datapoint架构的计算机。

一些消息来源认为TMX是一种从未真正起作用的芯片。但是，下面的视频显示GaryBoone在年演示TMX。为了演示的目的，在笔记本电脑（可能是TILT）中安装了TMX板。它运行一个简单的文本编辑器、一个排序程序、一个简单的预算电子表格和Fibonacci数列。该演示并不特别令人兴奋，但它表明TMX是一款功能性芯片。

考虑到英特尔的规模和微处理器市场，Datapoint放弃专有权的决定似乎是一个巨大的错误，可能是“历史上最糟糕的商业决策之一”。然而，Datapoint不太可能出售芯片，因为它们是一家计算机公司，而不是像英特尔这样的芯片公司。此外，即使没有或的权利，英特尔也计划生产微处理器。

在拒绝TMX（和）之后，Datapoint继续使用TTL芯片构建处理器，直到年代初。虽然这些处理器在很长一段时间内都比微处理器更快、更强大，但最终摩尔定律导致了诸如80之类的处理器，它以更低的成本超越了Datapoint。在PC的激烈竞争下，Datapoint的股票在年崩盘，随后在年遭到恶意收购。这家公司举步维艰，直到年破产。考虑到Datapoint设计了使用的架构，具有讽刺意味的是，Datapoint被x86微处理器打败，后者是的直接后代。

安装在电路板上的TMX微处理器。该板用于年演示的笔记本电脑中。

与将芯片商业化的英特尔不同，德州仪器在Datapoint拒绝后放弃了TMX。至此，TMX芯片消失得无影无踪，除了一件事，它对计算机行业产生了巨大的影响。

“Dallas律师事务所”和“TI诉所有人”

德州仪器很早就发现专利诉讼和许可费用可能非常有利可图。在（共同）发明集成电路并获得专利后，德州仪器陷入了激烈的专利战，因其“不道德和不专业的法律策略”而赢得了“theDallaslegalfirm”的绰号。德州仪器(TI)继续使用TMX进行法律实践，并在年至年间获得多项专利。

不用说，英特尔对德州仪器为TMX申请专利感到不高兴，因为为Datapoint构建单芯片处理器是英特尔的想法。英特尔更不高兴德州仪器在设计TMX并为其申请专利时使用了英特尔的部分规范。英特尔曾想为申请专利，但他们的专利代理人告诉他们，不值得，将计算机放在芯片上的想法相当明显。同样，Datapoint曾考虑为单芯片微处理器申请专利，但他们的专利代理人告诉他们，该想法没有可申请专利的内容。

为了收取大量许可费用，德州仪器(TI)在GordonBell称为“TI诉所有人”的案件中起诉了多家使用其微处理器和微控制器专利（包括TMX专利）的公司。戴尔决定在一场“赌公司”诉讼中反击。诉讼拖延了多年，即将开庭审理时，案件突然转向德州仪器。

Four-PhaseSystems的LeeBoysel在年制造了一台基于MOS的24位小型计算机，下文将对此进行更详细的讨论。这台计算机有一个9芯片CPU，但在一次惊人的破解中，Boysel采用了三个8位算术/逻辑芯片中的一个，并能够从中构建出一台可以工作的微型计算机。由于该芯片比TMX早一年，它破坏了德州仪器的案子，并且从未进行过试用。因此，许多人认为四相AL1是第一个微处理器。但是，正如我将在下面解释的那样，该演示与大多数人的想法并不完全一样。

在专利诉讼演示中作为单芯片处理器运行的四相AL1。来自Boysel的EECS演示文稿。

TMX真的是第一款微处理器吗？

关于谁是第一个微处理器存在相当多的争论。在年至年的短时间内，推出了数个候选微处理器。这些都是有趣的芯片，但大多数都被遗忘了。在本节中，我将讨论各种候选者，但首先我将看看将微处理器视为一项发明是否有意义。

提供一些硬件背景将有助于以下讨论。您可能最熟悉的晶体管是双极晶体管——它们速度很快，但双极集成电路不能包含大量晶体管。Datapoint和其他系统中使用的TTL芯片由双极晶体管制成。后来的技术产生了MOS晶体管，它比双极晶体管慢，但现在可以被数百万或数十亿挤压到芯片上。最后一个术语是LSI或大规模集成，指包含大量元件的集成电路：个或更多门。MOS/LSI的引入使得用几个芯片或单个芯片构建处理器成为可能，而不是一个充满芯片的电路板。

微处理器的必然性

一种观点认为，微处理器并不是真正的发明，而是每个人都知道会发生的事情，这只是等待技术和市场正确的问题。Schaller的论文中令人信服地提出了这一观点，其中有一些有趣的引述：

将计算机放在芯片上的想法是显而易见的事情。人们在文献中谈论它已经有一段时间了。——TedHoff,设计师

在年代初、年代末期，微处理器的发明行业已经成熟。-HalFeeney，设计师

“谁发明了微处理器？”的问题。实际上，在任何非法律意义上都是毫无意义的。-微处理器报告

我基本同意这个观点。年代后期很明显，CPU最终会被放在芯片上，而MOS芯片的密度提高到实用的程度只是时间问题。此外，在年代，MOS芯片速度慢、价格昂贵且不可靠[——由一堆双极芯片构建的计算机显然更好，这包括从IBM大型机到PDP-11小型机到桌面Datapoint。起初，基于MOS的计算机仅适用于低性能应用程序（计算器、终端）或需要高密度的应用程序（航空航天、计算器）。

总结一下这个观点，微处理器并不是什么专门发明的东西，只是MOS技术的改进和市场需求使得制造单芯片处理器变得值得时产生的东西。

定义“微处理器”

选择第一个微处理器很大程度上是关于如何定义“微处理器”的语言练习。这还取决于您如何定义“第一”：这可能是第一个设计、第一个制造的芯片、第一个销售或第一个专利。但我认为对于合理的定义，TMX是第一位的。

微处理器没有官方定义。各种来源将微处理器定义为芯片上的CPU，或芯片上或几个芯片上的算术逻辑单元(ALU)。一个有趣的观点是，“微处理器”基本上是一个营销术语，由英特尔和德州仪器等公司需要为其新产品贴上标签。

在任何情况下，我都认为微处理器是单个芯片上的CPU，包括ALU、控制和寄存器。存储和I/O一般在芯片之外。通常会有额外的支持和接口芯片，例如缓冲器、锁存器和时钟生成。我还认为微处理器可编程为通用计算机很重要。我认为这个定义对微处理器来说是一个合理的定义。

我不认为微处理器的一种架构是微编码系统，其中控制单元是独立的，并提供微指令来控制ALU和系统的其余部分。在该系统中，微编码可以由ROM提供，锁存器通过微指令步进。由于ALU不需要进行指令解码，因此它可以是比成熟的CPU简单得多的芯片。我认为称它为微处理器是不公平的。

早期微处理器的时间表

有几个处理器经常被认为是第一个微处理器，它们是在短短几年内创建的。我创建了下面的时间线来显示它们的开发时间。在本文的其余部分，我将详细描述不同的处理器。

早期MOS/LSI处理器的时间线。

四相AL1

如果说一个人可以被认为是MOS/LSI处理器之父，那就是LeeBoysel。在仙童工作期间，他提出了基于MOS的计算机的想法，并有条不紊地设计和制造了必要的尖端芯片（年的ROM，年的ALU，年的DRAM）。在此过程中，他发表了几篇关于MOS芯片的有影响力的文章，以及年的“宣言”，解释了如何使用MOS构建可与IBM相媲美的计算机。

四相AL4算术逻辑芯片（AL1的变体）

Boysel于年10月离开Fairchild并创建了四相系统，以构建他的基于MOS的系统。年，他演示了强大的24位计算机System/IV。该处理器使用了9个MOS芯片：三个8位AL1算术/逻辑芯片、三个微码ROM和三个RL随机逻辑芯片。这台电脑卖得很好，四相在年被摩托罗拉收购之前成为财富0强公司。

四相AL1算术逻辑芯片的模具照片。由计算机历史博物馆提供。

如前所述，Boysel在法庭演示系统中使用AL1芯片作为处理器年针对TI的专利展示现有技术。鉴于这个演示，为什么我不认为AL1是第一个微处理器？它使用AL1芯片作为处理器，以及ROM、RAM、I/O和一些地址锁存器，所以它看起来像一个单片CPU。但我仔细研究了这个演示系统，虽然它是一个绝妙的hack，但也有一些诡计。ROM及其相关的锁存器实际上设置为微码控制器，为系统的其余部分提供24条控制线。ROM控制存储器读/写，选择ALU操作，并提供下一条微码指令的地址（没有程序计数器）。经过仔细检查，很明显AL1芯片是作为算术/逻辑芯片（因此得名AL1），而不是作为CPU。

还有一些其他的事情表明AL1不能作为单片机工作。作为试验的一部分发布的芯片照片标有AL1芯片的组件，包括“指令寄存器23位”。然而，这个标签完全是虚构的——如果你仔细研究芯片照片，那里没有指令寄存器或23位，只有地线通过时钟线下方的过孔。我只能得出结论，这个标签是为了在审判中欺骗人们。此外，试用中使用的AL1框图与最初发布的框图相比有一些细微的变化，去掉了程序计数器并添加了各种互连。我检查了用于试验的代码（微代码），它由与AL1原始指令集完全不同的超级奇异的微代码指令组成。

显示虚构的“指令寄存器23位”标签的AL1芯片照片的详细信息。

尽管该演示非常出色，并且在使德州仪器公司的诉讼脱轨方面取得了巨大成功，但我不认为它表明AL1是一个单芯片微处理器。它表明，结合微码控制器，AL1可以用作几乎无法正常工作的处理器。此外，您可能可以使用类似的方法从早期的ALU芯片（例如或Fairchild）构建处理器，并且没有人认为这些是微处理器。

从日期来看，Viatron（如下所述）似乎在四相之前交付了他们的MOS/LSI计算机，所以我不能称四相是第一台MOS/LSI计算机。然而，四相公司确实生产了第一台带有半导体存储器（而不是磁芯存储器）的计算机，因此也是第一台全半导体计算机。

Viatron

Viatron是另一家有趣但大多被遗忘的公司。它最初是一家于年11月成立的广为人知的初创公司。大约一年后，他们发布了System21，这是一款配备智能终端、磁带驱动器和打印机的16位小型计算机，由定制的MOS芯片制成。他们的计划是量产：通过构建大量系统，他们希望以低廉的价格生产芯片并以惊人的低价出租系统——每月99美元的电脑租赁费。不幸的是，Viatron遇到了芯片良品率低、延迟和价格上涨的问题。结果，该公司在年3月轰然倒闭。

ViatronSystem21：彩色显示器、终端键盘、“机器人”打印机和计算机。来自Viatron手册，通过bitsavers.org。

Viatron实际上是微处理器的鼻祖——他们在年10月发布的微处理器中率先使用了“微处理器”一词。然而，这个微处理器不是一个芯片——它是一个完整的智能终端，以每月20美元的极低价格出租。Viatron使用术语微处理器来描述带有键盘和磁带驱动器的整个桌面单元。微处理器机柜内有一堆板——处理器本身由3块板上的18个定制MOS芯片组成，还有更多用于键盘接口、磁带驱动器、内存和视频显示的定制MOS和CMOS芯片板。

内部的3板处理器专门用于其终端角色。它读写多条I/O控制线，在I/O设备和内存之间移动数据，更新显示，并提供串行输入和输出。处理器非常有限，甚至不提供算术功能。尽管如此，我认为Viatron“微处理器”可以被认为是第一款（多芯片）MOS/LSI处理器，在四相系统/IV之前出货。

来自ViatronSystem21终端的CPU板#2，共3个。顶行有两个RAR寄存器芯片和六个ROM芯片。底层芯片为IBR多路复用器、标志芯片和ROM多路复用器，图片由UMMR提供。

Viatron还制造了一台先进的通用16位计算机，即62磅重的小型计算机，每月租金为99美元，并配备了Fortran编译器。它有4K16位字的核心内存和两个16位算术单元。微编码处理器具有广泛的指令集，包括乘法和除法运算，并支持48位算术。Viatron比四相计算机稍早上市，似乎是第一款MOS/LSI通用计算机。不幸的是，其销售不佳，预计年在年结束。

MP/F-14CADC

中央空气数据计算机是F-14战斗机的飞行控制系统，使用年至年间开发的MPMOS/LSI芯片组。该计算机处理来自传感器的信息，并生成用于仪表和控制飞机的输出。它执行的主要操作是计算输入的多项式函数。这个芯片组是由RayHolt设计的，他在他的网站(firstmicroprocessor.

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